Konzentration- Wert, der die quantitative Zusammensetzung der Lösung charakterisiert.

Die Konzentration eines gelösten Stoffes (keine Lösung) ist das Verhältnis der Menge eines gelösten Stoffes oder seiner Masse zum Volumen einer Lösung (mol / l, g / l), dh das Verhältnis heterogener Mengen.

Jene Größen, die das Verhältnis der gleichen Art von Größen sind (das Verhältnis der Masse eines gelösten Stoffes zur Masse einer Lösung, das Verhältnis des Volumens eines gelösten Stoffes zum Volumen einer Lösung), werden korrekt bezeichnet Anteile. Jedoch auf die Praxis für beide Arten des Ausdrucks Komposition wird der Begriff verwendet Konzentration und über die Konzentration von Lösungen sprechen.

Es gibt viele Möglichkeiten, die Konzentration von Lösungen auszudrücken.

Massenanteil (auch prozentuale Konzentration genannt)

Massenanteil - das Verhältnis der Masse des gelösten Stoffes zur Masse der Lösung. Der Massenanteil wird in Bruchteilen einer Einheit gemessen.

m 1 - Masse des gelösten Stoffes, g (kg);

m ist die Gesamtmasse der Lösung, g (kg).

Massenanteil des gelösten Stoffes w (B) wird normalerweise als Bruchteil einer Einheit oder als Prozentsatz ausgedrückt. Beispielsweise beträgt der Massenanteil der gelösten Substanz - CaCl 2 in Wasser 0,06 oder 6%. Das bedeutet, dass eine Lösung von 100 g Calciumchlorid 6 g Calciumchlorid und 94 g Wasser enthält.

Beispiel: Wie viel Gramm Natriumsulfat und Wasser werden benötigt, um 300 g einer 5%igen Lösung herzustellen?

Lösung: m (Na 2 SO 4) \u003d w (Na 2 SO 4) / 100 \u003d (5 300) / 100 \u003d 15 (g)

wobei w (Na 2 SO 4)) der Massenanteil in % ist, m die Masse der Lösung in g m (H 2 O) \u003d 300 g - 15 g \u003d 285 g ist.

Um also 300 g einer 5% igen Natriumsulfatlösung herzustellen, müssen Sie 15 g Na 2 SO 4) und 285 g Wasser einnehmen.

Massenprozent der Komponente, ω%

ω % = (mi/Σmi)*100

Volumenanteil

Volumenanteil - das Verhältnis des Volumens eines gelösten Stoffes zum Volumen einer Lösung. Der Volumenanteil wird in Bruchteilen einer Einheit oder in Prozent gemessen.

V 1 - das Volumen der gelösten Substanz, l;

V ist das Gesamtvolumen der Lösung, l.

Es gibt Aräometer bestimmt, um die Konzentration von Lösungen bestimmter Substanzen zu bestimmen. Solche Aräometer sind graduiert nicht in Dichtewerten, sondern direkt in den Werten der Konzentration der Lösung. Für gemeinsame Lösungen Ethylalkohol, deren Konzentration üblicherweise in Volumenprozent ausgedrückt wird, werden solche Aräometer als Alkoholmessgeräte bezeichnet.

Molarität (molare Volumenkonzentration)

Molare Konzentration - die Menge an gelöstem Stoff (Molzahl) pro Volumeneinheit der Lösung. Die molare Konzentration wird in mol/l (M) oder mmol/l (mM) gemessen. Auch der Ausdruck in „Molarität“ ist gebräuchlich. Eine Lösung mit einer Konzentration von 0,5 mol / l wird also als 0,5 molar bezeichnet.

ν - Menge an gelöster Substanz, mol;

V ist das Gesamtvolumen der Lösung, l.

Die molare Konzentration wird in mol/l gemessen und mit "M" bezeichnet. Beispielsweise ist 2 M NaOH eine 2-molare Natriumhydroxidlösung. Ein Liter einer solchen Lösung enthält 2 Mol einer Substanz oder 80 g.

Beispiel: Welche Masse an Kaliumchromat K 2 CrO 4 müssen Sie nehmen, um 1,2 Liter 0,1 M Lösung zuzubereiten?

Lösung: M (K 2 CrO 4) \u003d C (K 2 CrO 4) V M (K 2 CrO 4) \u003d 0,1 mol / l 1,2 l 194 g / mol "23,3 g.

Um also 1,2 Liter einer 0,1 M Lösung herzustellen, müssen Sie 23,3 g K 2 CrO 4 nehmen und in Wasser auflösen und das Volumen auf 1,2 Liter bringen.

Der Artikel befasst sich mit einem Konzept wie dem Massenanteil. Methoden zu seiner Berechnung werden angegeben. Definitionen von Größen mit ähnlichem Klang, aber unterschiedlicher physikalischer Bedeutung werden ebenfalls beschrieben. Dies sind Massenanteile für Element und Output.

Wiege des Lebens - Mörtel

Wasser ist die Quelle des Lebens auf unserem wunderschönen blauen Planeten. Diesen Ausdruck findet man recht häufig. Abgesehen von Spezialisten denken jedoch nur wenige Menschen: Tatsächlich wurde eine Lösung von Substanzen und kein chemisch reines Wasser zum Substrat für die Entwicklung der ersten biologischen Systeme. Sicherlich ist der Leser in der populären Literatur oder einem Programm schon einmal auf den Ausdruck „Primärbrühe“ gestoßen.

Die Quellen, die der Entwicklung des Lebens in Form komplexer organischer Moleküle Impulse verliehen haben, sind noch immer umstritten. Einige schlagen sogar nicht nur einen natürlichen und sehr glücklichen Zufall vor, sondern kosmische Intervention. Darüber hinaus sprechen wir überhaupt nicht von mythischen Außerirdischen, sondern von spezifischen Bedingungen für die Entstehung dieser Moleküle, die nur auf der Oberfläche kleiner kosmischer Körper ohne Atmosphäre existieren können - Kometen und Asteroiden. Daher wäre es richtiger zu sagen, dass die Lösung organischer Moleküle die Wiege allen Lebens ist.

Wasser als chemisch reiner Stoff

Trotz der riesigen salzigen Ozeane und Meere, frischen Seen und Flüsse ist Wasser in seiner chemisch reinen Form äußerst selten, hauptsächlich in Speziallabors. Denken Sie daran, dass in der einheimischen wissenschaftlichen Tradition eine chemisch reine Substanz eine Substanz ist, die nicht mehr als zehn hoch minus sechs Potenzen des Massenanteils von Verunreinigungen enthält.

Eine Masse zu erhalten, die absolut frei von Fremdbestandteilen ist, erfordert unglaubliche Kosten und rechtfertigt sich selten. Es wird nur in einzelnen Industrien verwendet, wo sogar ein fremdes Atom das Experiment verderben kann. Beachten Sie, dass Halbleiterelemente, die die Grundlage der heutigen Miniaturtechnologie (einschließlich Smartphones und Tablets) bilden, sehr empfindlich gegenüber Verunreinigungen sind. Bei ihrer Herstellung werden völlig unbelastete Lösungsmittel benötigt. Im Vergleich zur gesamten Flüssigkeit des Planeten ist dies jedoch vernachlässigbar. Wie kommt es, dass das gewöhnliche Wasser, das unseren Planeten durchdringt, in seiner reinen Form so selten ist? Lassen Sie uns unten erklären.

Ideales Lösungsmittel

Die Antwort auf die im vorherigen Abschnitt gestellte Frage ist denkbar einfach. Wasser hat polare Moleküle. Das bedeutet, dass in jedem kleinsten Teilchen dieser Flüssigkeit der Plus- und der Minuspol nicht viel, sondern getrennt sind. Gleichzeitig entstehen durch Strukturen, die auch in flüssigem Wasser entstehen, zusätzliche (sogenannte Wasserstoff-)Bindungen. Und insgesamt ergibt sich folgendes Ergebnis. Die ins Wasser gelangende Substanz (egal welche Ladung sie hat) wird von den Molekülen der Flüssigkeit auseinandergezogen. Jedes Partikel der gelösten Verunreinigung ist entweder von negativen oder positiven Seiten von Wassermolekülen umhüllt. Somit ist diese einzigartige Flüssigkeit in der Lage, eine sehr große Anzahl verschiedenster Substanzen aufzulösen.

Das Konzept des Massenanteils in Lösung

Die resultierende Lösung enthält einige der Verunreinigungen, die als "Massenanteil" bezeichnet werden. Obwohl dieser Ausdruck nicht oft vorkommt. Ein weiterer gebräuchlicher Begriff ist „Konzentration“. Der Massenanteil wird durch ein bestimmtes Verhältnis bestimmt. Wir werden keinen formelhaften Ausdruck geben, es ist ganz einfach, wir werden die physikalische Bedeutung besser erklären. Dies ist das Verhältnis von zwei Massen - Verunreinigungen zur Lösung. Der Massenanteil ist eine dimensionslose Größe. Sie drückt sich je nach Aufgabenstellung unterschiedlich aus. Das heißt, in Bruchteilen einer Einheit, wenn die Formel nur das Massenverhältnis enthält, und in Prozent, wenn das Ergebnis mit 100% multipliziert wird.

Löslichkeit

Neben H 2 O werden auch andere Lösungsmittel verwendet. Darüber hinaus gibt es Substanzen, die ihre Moleküle grundsätzlich nicht an Wasser abgeben. Aber sie lösen sich leicht in Benzin oder heißer Schwefelsäure auf.

Es gibt spezielle Tabellen, die zeigen, wie viel von einem bestimmten Material in der Flüssigkeit verbleibt. Dieser Indikator wird Löslichkeit genannt und hängt von der Temperatur ab. Je höher es ist, desto aktiver bewegen sich die Atome oder Moleküle des Lösungsmittels und desto mehr Verunreinigungen kann es aufnehmen.

Möglichkeiten zur Bestimmung des Anteils eines gelösten Stoffes in einer Lösung

Da die Aufgaben von Chemikern und Technologen sowie Ingenieuren und Physikern unterschiedlich sein können, wird der Anteil des gelösten Stoffes im Wasser unterschiedlich definiert. Der Volumenanteil wird als Volumen der Verunreinigung zum Gesamtvolumen der Lösung berechnet. Es wird ein anderer Parameter verwendet, aber das Prinzip bleibt gleich.

Der Volumenanteil bleibt dimensionslos und wird entweder in Bruchteilen einer Einheit oder in Prozent ausgedrückt. Die Molarität (auch "Molvolumenkonzentration" genannt) ist die Anzahl der Mole eines gelösten Stoffes in einem gegebenen Lösungsvolumen. Bei dieser Definition handelt es sich bereits um zwei unterschiedliche Parameter eines Systems, und die Dimension dieser Größe ist unterschiedlich. Sie wird in Mol pro Liter ausgedrückt. Für alle Fälle erinnern wir uns, dass ein Mol die Menge einer Substanz ist, die etwa zehn bis dreiundzwanzig Grad von Molekülen oder Atomen enthält.

Das Konzept des Massenanteils eines Elements

Dieser Wert hängt nur indirekt mit Lösungen zusammen. Der Massenanteil eines Elements unterscheidet sich von dem oben diskutierten Konzept. Jede komplexe chemische Verbindung besteht aus zwei oder mehr Elementen. Jeder hat sein eigenes relatives Gewicht. Dieser Wert findet sich im chemischen System von Mendeleev. Dort wird er in nicht ganzzahligen Zahlen angegeben, für Näherungsaufgaben kann der Wert aber gerundet werden. Die Zusammensetzung einer komplexen Substanz umfasst eine bestimmte Anzahl von Atomen jeder Art. Zum Beispiel gibt es in Wasser (H 2 O) zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom. Das Verhältnis zwischen der relativen Masse der gesamten Substanz und dem gegebenen Element in Prozent ist der Massenanteil des Elements.

Für den unerfahrenen Leser mögen diese beiden Konzepte nahe beieinander liegen. Und ziemlich oft werden sie miteinander verwechselt. Der Massenanteil der Ausbeute bezieht sich nicht auf Lösungen, sondern auf Reaktionen. Jeder chemische Prozess läuft immer mit dem Erhalt bestimmter Produkte ab. Ihre Ausbeute wird durch Formeln in Abhängigkeit von den Reaktanten und Verfahrensbedingungen berechnet. Im Gegensatz zum einfachen Massenanteil ist dieser Wert nicht so einfach zu bestimmen. Theoretische Berechnungen legen die maximal mögliche Stoffmenge des Reaktionsproduktes nahe. Die Praxis ergibt jedoch immer einen etwas niedrigeren Wert. Die Gründe für diese Diskrepanz liegen in der Energieverteilung selbst hocherhitzter Moleküle.

Es wird also immer die „kältesten“ Teilchen geben, die keine Reaktion eingehen können und in ihrem ursprünglichen Zustand verbleiben. Die physikalische Bedeutung des Massenanteils der Ausbeute ist der prozentuale Anteil des tatsächlich gewonnenen Stoffes an dem theoretisch errechneten. Die Formel ist denkbar einfach. Die Masse des praktisch erhaltenen Produkts wird durch die Masse des praktisch berechneten geteilt, der gesamte Ausdruck wird mit hundert Prozent multipliziert. Der Massenanteil der Ausbeute wird durch die Molzahl des Reaktanten bestimmt. Vergiss es nicht. Tatsache ist, dass ein Mol einer Substanz eine bestimmte Anzahl ihrer Atome oder Moleküle ist. Nach dem Gesetz der Erhaltung der Materie können aus zwanzig Wassermolekülen keine dreißig Schwefelsäuremoleküle entstehen, also werden die Probleme auf diese Weise berechnet. Aus der Molzahl der Ausgangskomponente wird die Masse abgeleitet, die für das Ergebnis theoretisch möglich ist. Dann wird, wenn man weiß, wie viel des Reaktionsprodukts tatsächlich erhalten wurde, der Massenanteil der Ausbeute unter Verwendung der oben beschriebenen Formel bestimmt.

Massenanteil- das Verhältnis der Masse des gelösten Stoffes zur Masse der Lösung. Der Massenanteil wird in Bruchteilen einer Einheit gemessen.

m 1 - Masse der gelösten Substanz, g;

m ist die Gesamtmasse der Lösung, g.

Massenprozent der Komponente, m%

m% = (mi/Σmi)*100

Bei binären Lösungen besteht oft ein eindeutiger (funktionaler) Zusammenhang zwischen der Dichte der Lösung und ihrer Konzentration (bei gegebener Temperatur). Damit ist es möglich, die Konzentration wichtiger Lösungen mit einem Densimeter (Alkoholmeter, Saccharimeter, Laktometer) praktisch zu bestimmen. Einige Aräometer sind nicht in Dichtewerten skaliert, sondern direkt in der Konzentration der Lösung (Alkohol, Fett in Milch, Zucker). Es ist zu beachten, dass bei einigen Substanzen die Dichtekurve der Lösung ein Maximum hat, in diesem Fall werden 2 Messungen durchgeführt: direkt und mit einer leichten Verdünnung der Lösung.

Um die Konzentration auszudrücken (z. B. Schwefelsäure im Elektrolyt von Batterien), verwenden sie oft einfach ihre Dichte. Aräometer (Densimeter, Dichtemesser) sind üblich, um die Konzentration von Stofflösungen zu bestimmen.

Volumenanteil

Volumenanteil ist das Verhältnis des Volumens des gelösten Stoffes zum Volumen der Lösung. Der Volumenanteil wird in Bruchteilen einer Einheit oder in Prozent gemessen.

V 1 - das Volumen der gelösten Substanz, l;

V ist das Gesamtvolumen der Lösung, l.

Wie oben erwähnt, gibt es Aräometer, die dazu bestimmt sind, die Konzentration von Lösungen bestimmter Substanzen zu bestimmen. Solche Aräometer sind nicht nach Dichte graduiert, sondern direkt nach der Konzentration der Lösung. Für gängige Lösungen von Ethylalkohol, dessen Konzentration üblicherweise in Volumenprozent ausgedrückt wird, werden solche Aräometer als Alkoholmeter oder Andrometer bezeichnet.

Molarität (molare Volumenkonzentration)

Molare Konzentration - die Menge an gelöstem Stoff (Molzahl) pro Volumeneinheit der Lösung. Die molare Konzentration im SI-System wird in mol / m³ gemessen, in der Praxis wird sie jedoch viel häufiger in mol / l oder mmol / l ausgedrückt. Auch der Ausdruck in „Molarität“ ist gebräuchlich. Mögliche andere Bezeichnung der molaren Konzentration C M, das üblicherweise als M bezeichnet wird. Eine Lösung mit einer Konzentration von 0,5 mol / l wird also als 0,5-molar bezeichnet. Hinweis: Die Einheit "mol" wird nicht von Fall zu Fall abgelehnt. Nach der Zahl schreiben sie "mol", genauso wie sie nach der Zahl "cm", "kg" usw. schreiben.

V ist das Gesamtvolumen der Lösung, l.

Normalkonzentration (Moläquivalentkonzentration)

Normale Konzentration- die Anzahl der Äquivalente eines bestimmten Stoffes in 1 Liter Lösung. Die normale Konzentration wird in mol-eq / l oder g-eq / l (bedeutet Moläquivalente) ausgedrückt. Um die Konzentration solcher Lösungen aufzuzeichnen, werden die Abkürzungen " n" oder " N". Zum Beispiel wird eine Lösung, die 0,1 mol-eq / l enthält, als dezinormal bezeichnet und geschrieben als 0,1 k.

ν - Menge an gelöster Substanz, mol;

V ist das Gesamtvolumen der Lösung, l;

z ist die Äquivalenzzahl.

Die normale Konzentration kann je nach Reaktion, an der die Substanz beteiligt ist, abweichen. Beispielsweise ist eine einmolare Lösung von H 2 SO 4 eins normal, wenn sie mit einem Alkali reagieren soll, um KHSO 4 -Hydrosulfat zu bilden, und zwei normal, wenn sie reagieren soll, um K 2 SO 4 zu bilden.

Die Zusammensetzung der Luft umfasst mehrere verschiedene Gase: Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid, Edelgase, Wasserdampf und einige andere Substanzen. Der Gehalt jedes dieser Gase in sauberer Luft ist streng definiert.

Um die Zusammensetzung eines Gasgemisches in Zahlen auszudrücken, d.h. quantitativ wird ein spezieller Wert verwendet, der als Volumenanteil von Gasen in der Mischung bezeichnet wird.

Der Volumenanteil des Gases in der Mischung wird mit dem griechischen Buchstaben "phi" bezeichnet.

Der Volumenanteil eines Gases in einem Gemisch ist das Verhältnis des Volumens eines gegebenen Gases zum Gesamtvolumen des Gemisches:

Was zeigt der Volumenanteil des Gases im Gemisch an, oder wie sagt man so schön, was ist die physikalische Bedeutung dieser Größe? Der Volumenanteil eines Gases gibt an, welcher Teil des Gesamtvolumens der Mischung von einem bestimmten Gas eingenommen wird.

Wenn wir 100 Liter Luft in einzelne gasförmige Bestandteile zerlegen könnten, würden wir etwa 78 Liter Stickstoff, 21 Liter Sauerstoff, 30 ml Kohlendioxid erhalten, das verbleibende Volumen würde die sogenannten Edelgase (hauptsächlich Argon) enthalten. und einige andere (Abb. 62).

Lassen Sie uns die Volumenanteile dieser Gase in der Luft berechnen:

Es ist leicht zu sehen, dass die Summe der Volumenanteile aller Gase im Gemisch immer gleich 1 oder 100 % ist:

(Stickstoff) + (Säure) + (Kohlenstoffgas) + (andere Gase) = 78 % + 21 % + 0,03 % + 0,97 % = 100 %.

Die Luft, die wir ausatmen, ist viel sauerstoffärmer (ihr Volumenanteil sinkt auf 16 %), aber der Kohlendioxidgehalt steigt auf 4 %. Diese Luft ist nicht mehr zum Atmen geeignet. Deshalb muss ein Raum, in dem sich viele Menschen aufhalten, regelmäßig gelüftet werden.

In der Chemie in der Produktion hat man es oft mit dem umgekehrten Problem zu tun: aus einem bekannten Volumenanteil das Gasvolumen in einem Gemisch zu bestimmen.

Beispiel. Berechne die Sauerstoffmenge, die in 500 Liter Luft enthalten ist.

Aus der Definition des Volumenanteils von Gas in der Mischung drücken wir das Sauerstoffvolumen aus:

v(sauer) = v(Luft) (Säure).

Ersetzen Sie die Zahlen in der Gleichung und berechnen Sie das Sauerstoffvolumen:

v(Säure) \u003d 500 (l) 0,21 \u003d 105 l.

Übrigens kann für ungefähre Berechnungen der Volumenanteil von Sauerstoff in der Luft mit 0,2 oder 20% angenommen werden.

Bei der Berechnung des Volumenanteils von Gasen in einem Gemisch können Sie einen kleinen Trick anwenden. Da die Summe der Volumenanteile 100 % beträgt, kann dieser Wert für das „letzte“ Gas im Gemisch anders berechnet werden.

Aufgabe.Eine Analyse der Atmosphäre der Venus zeigte, dass 50 ml Venus-"Luft" 48,5 ml Kohlendioxid und 1,5 ml Stickstoff enthalten. Berechnen Sie die Volumenanteile von Gasen in der Atmosphäre des Planeten.

Gegeben:

v(Mischung) = 50 ml,

v(Kohlenstoffgas) = ​​48,5 ml,

v(Stickstoff) = 1,5 ml.

Finden:

(Kohlengas),

Entscheidung

Berechnen Sie den Volumenanteil von Kohlendioxid in der Mischung. A-Priorat:

Lassen Sie uns den Volumenanteil von Stickstoff in der Mischung berechnen, wobei wir wissen, dass die Summe der Volumenanteile von Gasen in der Mischung 100 % beträgt:

(Kohlenstoffgas) + (Stickstoff) = 100 %,

(Stickstoff) = 100 % - (Kohlenstoffgas) = ​​100 % - 97 % = 3 %.

Antworten.(Kohlenstoffgas) = ​​97 %, (Stickstoff) = 3 %.

Mit welcher Größe misst man den Gehalt an Bestandteilen in Mischungen anderer Art, z. B. in Lösungen? Es ist klar, dass es in diesem Fall unbequem ist, den Volumenanteil zu verwenden. Ein neuer Wert kommt zur Rettung, den Sie in der nächsten Lektion kennenlernen werden.

1. Wie groß ist der Volumenanteil einer Komponente in einem Gasgemisch?

2. Der Volumenanteil von Argon in Luft beträgt 0,9 %. Welches Luftvolumen wird benötigt, um 5 Liter Argon zu erzeugen?

3. Beim Abscheiden der Luft wurden 224 Liter Stickstoff erhalten. Welche Mengen an Sauerstoff und Kohlendioxid wurden in diesem Fall erhalten?

4. Der Volumenanteil von Methan in Erdgas beträgt 92 %. Welches Volumen dieses Gasgemisches enthält 4,6 ml Methan?

5. 6 Liter Sauerstoff und 2 Liter Kohlendioxid gemischt. Finden Sie den Volumenanteil jedes Gases in der resultierenden Mischung.